電機(jī)與拖動(dòng)技術(shù)項(xiàng)目化教程 課件 7直流電機(jī)的調(diào)速與制動(dòng)

直流電機(jī)的調(diào)速與制動(dòng)SpeedregulationandbrakingofDCmotors電力拖動(dòng)系統(tǒng)中采用的調(diào)速方法通常有三種：機(jī)械調(diào)速、電氣調(diào)速、電氣—機(jī)械調(diào)速。他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式：調(diào)速方法：（1）電樞回路串電阻：調(diào)速改變串入電樞回路中的電阻；（2）弱磁調(diào)速：改變勵(lì)磁電流（主磁通）；（3）減壓調(diào)速：改變電樞端電壓調(diào)速。直流電機(jī)的調(diào)速1.電樞回路串電阻調(diào)速1）調(diào)速原理：電樞回路電阻越大，電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的斜率增大，與負(fù)載機(jī)械特性的交點(diǎn)也會(huì)改變，達(dá)到調(diào)速目的。串入電阻越大，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行轉(zhuǎn)速越低,機(jī)械特性曲線越陡。RaRa+R1Ra+R2Ra+R3R1<R2<R3電樞回路串電阻調(diào)速a點(diǎn)b點(diǎn)c點(diǎn)n1n2直流電機(jī)的調(diào)速優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：1、轉(zhuǎn)速只能從額定值往下調(diào)，nmax=nN。

2、電阻分段串入，故屬于有級(jí)調(diào)速，調(diào)速平滑性差。 3、損耗大，效率低，不經(jīng)濟(jì)。對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前、后因磁通、

Ia不變，使T不變，輸入功率不變，輸出功率卻隨轉(zhuǎn)速的下降 而下降，減少的部分被串聯(lián)電阻消耗了。1.電樞串電阻調(diào)速適用：要求調(diào)速性能不高的生產(chǎn)機(jī)械，如起重機(jī)、礦井下使用的機(jī)車等直流電機(jī)的調(diào)速

調(diào)節(jié)電樞電壓U→n0變化，斜率不變，所以調(diào)速特性是一組平行曲線。結(jié)論：負(fù)載不變時(shí)，降低電樞電壓，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行轉(zhuǎn)速也降低。2.改變電樞電壓調(diào)速由轉(zhuǎn)速特性方程：直流電機(jī)的調(diào)速說(shuō)明：改變電壓的調(diào)速方法必須有連續(xù)可調(diào)的大功率直流電源，投資大。特點(diǎn):（1）可得到平滑、無(wú)級(jí)調(diào)速（2）調(diào)速前后的機(jī)械特性平行，斜率不變，硬度不變，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好。（3）電源內(nèi)阻小，電能損耗較小，效率高。2.改變電樞電壓調(diào)速適用于：調(diào)速性能要求較高的生產(chǎn)機(jī)械上,如軋鋼機(jī)、造紙機(jī)等。直流電機(jī)的調(diào)速電動(dòng)機(jī)在額定磁通下運(yùn)行時(shí),磁路已接近飽和,因此改變磁通

調(diào)速,實(shí)際上是減弱磁通。3.弱磁調(diào)速TLTn

N>

1>

2

N

1

2abcnancnb結(jié)論：一般磁通減小后，運(yùn)行轉(zhuǎn)速上升，機(jī)械特性變軟。由轉(zhuǎn)速特性方程：

減小→Ea=Cen減小→Ia增大→T>TL加速da點(diǎn)d點(diǎn)b點(diǎn)nanb調(diào)節(jié)磁場(chǎng)前工作點(diǎn)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)后工作點(diǎn)直流電機(jī)的調(diào)速3.弱磁調(diào)速優(yōu)點(diǎn)：（1）可得到平滑、無(wú)級(jí)調(diào)速，但只能向上調(diào)，受機(jī)械本身強(qiáng)度所限，n不能太高。

（2）調(diào)節(jié)的是勵(lì)磁電流（該電流比電樞電流小得多），調(diào)速設(shè)備簡(jiǎn)單，控制方便。

（3）

經(jīng)濟(jì)性較好.缺點(diǎn)：(1）機(jī)械特性的斜率變大，特性變軟； (2)轉(zhuǎn)速的升高受到電動(dòng)機(jī)換向能力和機(jī)械強(qiáng)度的限制，升速范圍不可能很大，一般D≤2；降壓和弱磁調(diào)速在額定轉(zhuǎn)速以上，采用弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以下采用降壓調(diào)速。n>nN弱磁調(diào)速n<nN降壓調(diào)速擴(kuò)大調(diào)速范圍直流電機(jī)的調(diào)速直流電機(jī)的調(diào)速方法

小結(jié)（1）電樞回路串電阻（2）弱磁調(diào)速（3）減壓調(diào)速直流電機(jī)的調(diào)速電動(dòng)：電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)其電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向一致。制動(dòng)：通過(guò)某種方法產(chǎn)生一個(gè)與拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向相反的轉(zhuǎn)矩以阻止系統(tǒng)運(yùn)行，這種運(yùn)行狀態(tài)稱為制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。制動(dòng)方法機(jī)械制動(dòng)電氣制動(dòng)能耗制動(dòng)反接制動(dòng)回饋制動(dòng)概念直流電機(jī)的制動(dòng)1、原理：把他勵(lì)直流電機(jī)的電樞從電網(wǎng)上切除，并接到一個(gè)外加的制動(dòng)電阻RB上構(gòu)成閉合回路。一.能耗制動(dòng)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制電路電樞電流為：T制動(dòng)

→n↓→Ea↓→Ia↓→T制動(dòng)

↓，直至n=0能耗制動(dòng)時(shí)，電機(jī)靠生產(chǎn)機(jī)械的慣性力的拖動(dòng)而發(fā)電，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能消耗在電樞電路內(nèi)的電阻上，所以稱為能耗制動(dòng)。直流電機(jī)的制動(dòng)2、機(jī)械特性為：Ra+RB他勵(lì)直流電機(jī)能耗制動(dòng)機(jī)械特性n1電動(dòng)機(jī)狀態(tài)工作點(diǎn)A制動(dòng)瞬間工作點(diǎn)B電機(jī)拖動(dòng)反抗性負(fù)載，電機(jī)停轉(zhuǎn)電機(jī)拖動(dòng)位能性負(fù)載，穩(wěn)定工作點(diǎn)C制動(dòng)電阻RB

越小，則機(jī)械特性越平，T制動(dòng)

越大，制動(dòng)越快。選擇制動(dòng)電阻的原則是：最大制動(dòng)電流一般不允許超過(guò)2IN，即：直流電機(jī)的制動(dòng)能耗制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的能量來(lái)自于負(fù)載傳動(dòng)部分的動(dòng)能，因而稱能耗制動(dòng)。設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，且不需要從電網(wǎng)輸入電能，只是其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨n下降而減小，低速時(shí)制動(dòng)效果較差。適用于一般機(jī)械要求準(zhǔn)確停車的場(chǎng)合及位能性負(fù)載的低速下放。為使電機(jī)快速停車，常與機(jī)械制動(dòng)配合使用。3、能耗制動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用直流電機(jī)的制動(dòng)二.反接制動(dòng)電樞反接制動(dòng)倒拉反接制動(dòng)（用于位能性負(fù)載下放）電樞反接制動(dòng)1、原理：將電樞電源反接，同時(shí)電樞回路串接制動(dòng)電阻RB電樞電流為：電壓方程為：當(dāng)轉(zhuǎn)速降為0時(shí)，應(yīng)立即切斷電源，否則電動(dòng)機(jī)將進(jìn)入反向啟動(dòng)。直流電機(jī)的制動(dòng)電樞反接制動(dòng)2、機(jī)械特性為：ETL電動(dòng)機(jī)狀態(tài)工作點(diǎn)A制動(dòng)瞬間工作點(diǎn)B電機(jī)拖動(dòng)反抗性負(fù)載，穩(wěn)定工作點(diǎn)E電機(jī)拖動(dòng)位能性負(fù)載，穩(wěn)定工作點(diǎn)D在電樞反接制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的平均值較大，制動(dòng)作用強(qiáng)烈。常用于反抗性負(fù)載的快速停車或快速反向運(yùn)行。選擇制動(dòng)電阻的原則是：最大電樞電流一般不允許超過(guò)2IN，即：即：當(dāng)n=0，若要求準(zhǔn)確停車，應(yīng)立即切斷電源，否則電動(dòng)機(jī)將反向啟動(dòng)。直流電機(jī)的制動(dòng)倒拉反接制動(dòng)倒拉反接制動(dòng)控制電路機(jī)械特性曲線1、這種制動(dòng)方法一般發(fā)生在提升重物的情況下電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，穩(wěn)定提升重物制動(dòng)狀態(tài)，穩(wěn)定下放重物電樞電流為：開(kāi)始反轉(zhuǎn)，進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)所串電阻越大，人為機(jī)械特性曲線就越陡，最后穩(wěn)定下放速度就越高。直流電機(jī)的制動(dòng)2、反接制動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)倒拉反接制動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，但機(jī)械特性較軟，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差。適用于位能性負(fù)載的低速下放。倒拉反接制動(dòng)2個(gè)條件位能性負(fù)載反拖串入足夠大的電阻反接制動(dòng)，能量損耗較大，經(jīng)濟(jì)性較差。不論是電樞反接還是倒拉反接，電動(dòng)機(jī)都接在電源上，從電源吸收電能，同時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)能和位能在不斷減少，減少的能量輸入電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。這兩部分電能之和都消耗在電樞回路的電阻上。直流電機(jī)的制動(dòng)1、原理三.回饋制動(dòng)2、實(shí)現(xiàn)方法也稱再生制動(dòng)，是指電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)下運(yùn)行，將發(fā)出的電能反饋回電網(wǎng)。<0回饋制動(dòng)正向回饋制動(dòng)電車下坡電機(jī)調(diào)速降低電樞電壓調(diào)速增磁調(diào)速反向回饋制動(dòng)直流電機(jī)的制動(dòng)正向回饋制動(dòng)A點(diǎn)B點(diǎn)C點(diǎn)n1n2D點(diǎn)UNnn01T0n0n1n2TLTn>n01回饋T反號(hào)制動(dòng)ABCDU1降低電樞電壓調(diào)速時(shí)的回饋制動(dòng)BC段：回饋制動(dòng)狀態(tài)CD段：電動(dòng)狀態(tài)U1<UN直流電機(jī)的制動(dòng)反向回饋制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，采用電樞電源反接制動(dòng)時(shí)，如果電動(dòng)機(jī)n=0時(shí)未切斷電源，那么電動(dòng)機(jī)就會(huì)反向起動(dòng)，在TL和Te的拖動(dòng)下,電機(jī)不斷加速,使n>n0.進(jìn)入反向回饋制動(dòng)狀態(tài)。

①BC段：反接制動(dòng)減速②CD段：反向電動(dòng)加速③DE段：反向回饋制動(dòng)DE反向回饋制動(dòng)常用于高速下放重物時(shí)限制電機(jī)轉(zhuǎn)速。注:只有在DE段才出現(xiàn)了回饋制動(dòng)!直流電機(jī)的制動(dòng)2、回饋制動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)回饋制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)不但不從電源吸收功率，還有功率回饋電網(wǎng)。與能耗制動(dòng)與反接制動(dòng)相比能量損耗最少，經(jīng)濟(jì)性最好。實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)時(shí)必須使轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速n0

，適用于高速下放重物，而不能用于停車。直流電機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行

減小If的人為特性減小If的人為特性